点集模型的直接可见性测试与基于视点的绘制

点集模型作为一种新兴的三维几何形体表示形式,近年来备受关注.本文运用点集法向计算与凸包构建等技术,对原始点集模型进行直接可视性计算,并利用可见性计算的结果对点集模型进行基于视点的绘制.算法首先对原始模型进行基于视点的精简,剔除大部分不可见点;再对精简后的模型进行球面对称变换,并构建变换后点集的凸包,进而提取出可见点集;最后运用真实感图形绘制技术实现可见点集的快速绘制.实验证明,本文算法能够快速地计算点集模型中采样点的可见性.该算法可应用于点集模型基于视点的绘制与曲面重建,以及点集模型的阴影绘制等领域.     

图形可见性裁减技术简述

可见性裁减技术是图形绘制管线提高图形显示帧率的关键技术之一。本文从动机、原理和算法描述3个方面简述了实时图形学中目前发展的可见性裁减技术，为从事实时图形绘制的技术人员提供进一步研究的导论。     

基于场景结合的大规模动态群体可见性计算方法

动态场景的可见性计算对于大规模场景的实时渲染具有重要意义,其中运动中的大规模群体更给可见性计算带来了很大的开销.针对大规模动态群体在建筑物场景内部运动的情况,提出一种与场景结合的动态群体可见性计算方法.在预处理时,根据个体在不同仿真时刻的位置,将其绑定到相应的场景节点中;在实时绘制时,结合场景的可见性判断结果对动态群体中的个体进行可见性判断.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态群体中的不可见个体,使大规模动态场景的实时绘制效率得到明显提高.     

层次可见性与层次细节地表模型相结合的快速绘制

大规模地表模型的实时绘制是虚拟现实技术中重要的研究课题之一。为了加速地表模型的绘制,人们采用视点相关的动态多分辨率层次细节模型方法,但是算法效率依然有待提高。该文提出一种层次可见性与层次细节地表模型相结合的快速地形绘制方法。算法旨在利用地表模型所具有的horizon特性在预处理中为地表多分辨率块模型建立相应的层次“块”可见性结构,快速判定地形块相对于当前视点的可见性,以减少多分辨率模型中模型细节的处理和绘制三角形的数目。同时为消除地表模型层次变化所带来的可见性错误,算法提出一种层次结构可见性计算方法,以修正多分辨率模型所带来的可见性动态变化。实验结果表明算法有效地提高了绘制效率,是可行的。     

基于层次聚类树的点曲面视点相关绘制

针对点曲面的视点相关绘制问题,提出了一个新的表面基层次聚类简化算法。区别于普遍采用的空间剖分基策略,该算法的显著优势在于能够运用法向锥半角误差标准有效跟踪曲面的起伏变化,并以此为聚类简化过程提供可靠的全局误差控制。离线简化阶段,连同各种预定义的聚类约束条件,算法构造了点曲面模型的连续层次多分辨率表达。实时绘制阶段,层次可见性裁剪以及优化的树遍历提高了系统的整体性能。此外,通过引入附加的轮廓增强机制,在较大的屏幕投影误差和较高的模型简化率情况下,系统仍然能够保证较好的绘制视觉质量。     

基于可见性选择体元的投影成像体绘制方法

基于可见性避免了对不可见体元的合成操作,是提高体绘制速度的有效方法.为此提出了一种方法,根据体元基于体元面的相邻性及累积非透明度没有饱和的像素来挑选体元进行处理.这使得投影成像方法能有效地避免处理不可见体元.该方法不仅适用于平行投影和透视投影的成像运算,而且能处理各种规则场和非规则场.     

一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

简单多边形可见点问题的快速求解算法

简单多边形可见点问题是计算几何的基本问题之一。在许多领域均有应用。本文在参考现有算法的基础上,提出了改进的方法,文中方法先用射线法求取第一个可见点,然后利用文中设定的规则搜索后续可见点。     

Visibility Driven Rasterization

We present a new visibility driven rasterization scheme that significantly increases the rendering performance of modern graphic subsystems. Instead of rasterizing, texturing, lighting, and depth-testing each individual pixel, we introduce a two-level visibility mask within the rasterization stage which facilitates the removal of groups of pixels and triangles from rasterization and subsequent pipeline stages.
Local visibility information is stored within the visibility mask that is updated several times during the generation of a frame. The update can easily be accomplished by extending already available (in hardware) occlusion culling mechanisms (i.e. those of HP and SGI), where it is possible to integrate the additional functionality without any additional delay cycles. In addition to these existing hardware based occlusion culling approaches—which cull only geometry contained in bounding volumes determined as occluded —we are able to significantly accelerate the rendering of the geometry determined as visible . However, our approach does not specifically rely on such occlusion culling hardware.The proposed new rasterization scheme is well suited for hardware implementation, can easily be integrated into low-cost rasterizers, and its scalability can vary upon available chip real estate. Only incremental modifications of modern graphics subsystems are required to achieve a significant improvement in rendering performance.     

大规模点模型的实时高质量绘制

提出了一个针对大规模点模型的实时高质量绘制算法．该算法采用距离相关的自适应绘制策略,在不损失绘制质量的前提下简化了计算．在预处理阶段,对点模型进行剖分,为每一分片分别建立层次结构,并序列化为线性二叉树保存．绘制时,首先根据每片的包围盒和法向等信息进行快速视域裁剪与背面剔除．对于可见的分片,依据它与视点的距离和视线方向,选择恰当的细节层次,直接取出线性二叉树中对应的点几何数据,自适应地选择最合适的绘制模式对其进行绘制．为了减少存储空间的消耗,该文提出了一种面向保留模式图形硬件加速的点模型压缩和解压缩算法,压缩比例达到8：1．作者在可编程图形硬件中实现了该文算法,在普通微机上实现了百万数量级点模型的实时高质量绘制。     

大规模点云内外存调度绘制技术

为实现大规模点云的快速绘制,提出以部分内存访问机制为基础、以节点点数上限为叶节点形成条件的平衡八叉树存储结构。设计点云内外存调度绘制流程,包括节点可见性判断、内外存数据调度和点云绘制等环节。为提高可见性判断的效率,在视点与节点距离、夹角约束条件的基础上给出节点可视半径约束。利用实测大规模点云数据进行实验,结果证明,该技术可以在有限的内存资源条件下,以较小的内存消耗实现上亿级规模点云从整体到局部的流畅绘制。     

真实感树木绘制技术研究

真实感树木绘制技术的研究是计算机真实感图形学的一个热点领域,因为树木复杂的细节结构使其在绘制上存在着相当大的困难.主要讨论了真实感树木的绘制方法,对国内外在该领域的工作成果进行了较为系统的介绍,并对各种绘制方法的优缺点进行了分析,最后展望了该技术的发展.     

屏幕空间自适应的地形Tessellation绘制

为了在大规模真实感地形渲染中利用GPU硬件加速的Tessellation技术,在对地形Tessellation原理分析的基础上,提出一种屏幕空间自适应的地形Tessellation绘制算法,实现了在GPU内部对地形模型的三角形自适应细分。该算法采用Tile和Patch的形式对地形数据进行分层组织,在CPU和GPU上分别以Tile和Patch为基础实现地形LOD(level of detail)的自适应简化;提出在Hull Shader上基于Patch边界的细分系数计算模型,确保了Patch细分时的无缝连接;给出了Domain Shader上置换贴图的处理过程,以实现细分顶点的高程纹理映射;并且采用了两级视锥体裁剪机制,减少了渲染数据的冗余量。实验结果表明,该算法具有较好的屏幕空间自适应性和渲染性能,能够在输入粗糙网格的基础上,渲染输出高分辨率几何细节特征的地形模型。     

自适应多特征融合的真实感地形快速绘制

针对真实地形可视化中数字高程模型(DEM)数据结构复杂且绘制速度不佳的问题,提出一种基于自适应多特征融合的真实感地形快速绘制方法.引入地形高程熵,对真实的DEM高程数据进行特征提取以生成地形总体框架;利用随机中点位移分形算法并根据地形特征优化分形参数来增加地形高频细节;计算视点与地形之间的距离阈值,并对应于层次细节(LOD)等级,以实现地形自适应的调度,再根据不确定性判定因子对地形特征进行更新.最后对本文算法进行并行处理,充分利用图形处理单元(GPU)技术对地形进行加速绘制.实验结果表明,该方法生成的地形具有较高逼真度和较好实时性.     

An interactive rendering system using hierarchical data structure for earth-scale clouds

This paper presents an interactive system for realistic visualization of earth-scale clouds. Realistic images can be generated at interactive frame rates while the viewpoint and the sunlight directions can be changed interactively. The realistic display of earth-scale clouds requires us to render large volume data representing the density distribution of the clouds. However, this is generally time-consuming and it is difficult to achieve the interactive performance, especially when the sunlight direction ca...